Łączność telekomunikacyjna w coraz większym stopniu opiera się na łączach bezprzewodowych zarówno stałych, jak i ruchomych, realizowanych w ramach różnych systemów radiokomunikacyjnych. Taki sposób wykonywania połączeń ma wiele zalet, jednakże wykorzystywane medium propagacyjne jest czynnikiem przysparzającym wielu trudności projektantom sieci bezprzewodowych. Wiąże się to z dużym zróżnicowaniem środowisk propagacyjnych od terenów wiejskich, poprzez zurbanizowane, uprzemysłowione, aż do środowiska morskiego czy też górskiego, przy czym tłumienie fali radiowej w każdym z nich jest zdeterminowane przez wiele zmiennych w czasie zjawisk i czynników. Istnieje więc konieczność wyznaczenia z określoną dokładnością tłumienia fali radiowej (tzw. tłumienia propagacyjnego) w danym środo[...]

  Bezprzewodowe sieci WBAN ( Wireless Body Area Networks), pracujące w otoczeniu ciała ludzkiego, ze względu na możliwość integrowania różnorodnych przenośnych czy też nasobnych urządzeń ze stałą infrastrukturą telekomunikacyjną (sieci typu off-body), będą odgrywać znaczącą rolę w systemach radiokomunikacyjnych nowej generacji [1]. W tej sytuacji istotne jest zapewnienie wysokiej niezawodności tego rodzaju łączy radiowych. W celu zwiększenia wydajności i niezawodności sieci WBAN, należy dogłębnie poznać i zrozumieć uwarunkowania propagacyjne w takich łączach. Niezwykle istotnym zjawiskiem, które należy brać pod uwagę - szczególnie w zamkniętych środowiskach propagacyjnych, jest depolaryzacja fal radiowych, powodowana wielokrotnymi odbiciami od ścian, a także obecnością licznych obiektów rozpraszających fale radiowe [2]. W sieciach typu off-body, kiedy mamy do czynienia z anteną nasobną (zainstalowaną na poruszającej się osobie) po jednej stronie łącza radiowego i z nieruchomą anteną po drugiej, należy się spodziewać niedopasowania polaryzacyjnego takiego łącza [3]. Przy tym niedopasowanie to ma dwojaki charakter: z jednej strony jest wynikiem zjawiska depolaryzacji fali radiowej w środowisku propagacyjnym, a z drugiej powstaje wskutek zmiennego usytuowania anteny nasobnej względem anteny stałej. Prace z tym związane były przedmiotem zainteresowania grupy roboczej TWGB (Topical Working Group on Body environment) w ramach europejskiego projektu COST IC1004 [4]. Wyniki przedstawione w niniejszym artykule są jednym z efektów współpracy dwóch ośrodków badawczych zaangażowanych w realizację wspomnianego projektu, mianowicie Katedry Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych (KSiSR) Politechniki Gdańskiej i Instituto Superior Tecnico (IST) z Lizbony [5-10]. Głównym celem artykułu jest przeanalizowanie wpływu ciała ludzkiego, a także umiejscowienia anteny nasobnej, na polaryzację odbieranej fali radiowej w sieciach WBAN typu off-body w [...]

  Przedstawiono aktualny stan wiedzy z zakresu radiowych sieci BAN, w tym zagadnienia podstawowe (tj. definicję radiowych sieci BAN, ich klasyfikację i dostępne pasma częstotliwości), właściwości elektryczne ciała człowieka, zagadnienia warstwy fizycznej oraz zagadnienia antenowe. Zaprezentowano również możliwe źródła zasilania, zagadnienia bezpieczeństwa danych i bezpieczeństwa człowieka, a także omówiono zastosowania tych sieci wraz z wymaganiami im stawianymi. Słowa kluczowe: radiowe sieci BAN, właściwości elektryczne ciała człowieka, pozyskiwanie energii, tempo absorpcji swoistej, SAR Nowoczesne techniki telekomunikacyjne i ich dynamiczny rozwój powodują istotne zmiany w sposobach komunikacji pomiędzy ludźmi, ale także pomiędzy człowiekiem a maszyną. Z kolei techniki łączności bezprzewodowej umożliwiają dostarczanie usług telekomunikacyjnych niezależnie od istnienia stałej infrastruktury, w efekcie znacznie polepszając jakość i wygodę życia. Dzięki nieustającej miniaturyzacji urządzeń elektronicznych, przy jednoczesnym zmniejszaniu ich zapotrzebowania na energię, równie szybko rośnie popyt na zastosowanie rozwiązań telekomunikacji bezprzewodowej do łączności pomiędzy urządzeniami pracującymi w obrębie ciała ludzkiego, a także w jego bezpośrednim otoczeniu. Zastosowania te koncentrują się głównie na bezprzewodowej transmisji danych w aplikacjach medycznych (realizując połączenia pomiędzy różnego rodzaju sensorami lub/i urządzeniami umieszczonymi wewnątrz lub na powierzchni ciała), ale dotyczą także identyfikacji użytkownika czy też usług związanych z rozrywką. W takich zastosowaniach ciało ludzkie należy rozważać jako nietypowe środowisko propagacji fal radiowych w porównaniu z typowymi środowiskami wewnątrzbudynkowymi czy zewnętrznymi. Jak należy się spodziewać, rozwiązania systemowe w tego typu aplikacjach wymagają odmiennego podejścia do wielu problemów występujących w łączności bezprzewodowej. Obecnie w wielu ośrodkach [...]

  Scharakteryzowano parametry służące do opisu kanału radiowego. Zaprezentowano rodzinę modeli dla standardu IEEE 802.15.6, które można stosować dla różnego typu sieci WBAN i dla różnych pasm częstotliwości przewidzianych do wykorzystania przez te sieci. Ponadto opisano wąskopasmowy model GUT-IST, powstały w wyniku współpracy Politechniki Gdańskiej z University of Lisbon i przeznaczony dla sieci typu off-body. Słowa kluczowe: radiowe sieci BAN, kanał radiowy, model kanału radiowego, model propagacyjny.Radiowe sieci pracujące w obrębie oraz w bezpośrednim otoczeniu ciała ludzkiego (WBAN - Wireless Body Area Networks), ze względu na możliwość integrowania różnorodnych przenośnych lub nasobnych urządzeń ze stałą infrastrukturą telekomunikacyjną, będą odgrywać ważną rolę w systemach radiokomunikacyjnych nowej generacji, w tym 5G [1]. Kanał radiowy w sieciach WBAN istotnie różni się od kanału radiowego w tradycyjnych sieciach radiokomunikacyjnych ze względu na bezpośrednią bliskość ludzkiego ciała. Tkanki ludzkie tworzą bardzo złożony materiał dielektryczny o względnie dużej przenikalności elektrycznej, a właściwości tego materiału silnie zależą od częstotliwości sygnału radiowego [2]. W takim stanie rzeczy parametry sygnałów radiowych rozchodzących się w obrębie ciała ludzkiego są uzależnione od właściwości elektrycznych tego ciała, a także od dominujących mechanizmów propagacyjnych. Moc sygnału odbieranego w sieciach WBAN zależy m.in. od odległości pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem, umiejscowienia anten łącza radiowego na ciele, właściwości tkanek biologicznych znajdujących się na drodze propagacji sygnału radiowego, pozycji (np. stojącej, siedzącej) i kształtu ciała (np. wagi, wzrostu), charakteru jego ruchu (np. marszu, biegu, braku ruchu), a także charakteru środowiska propagacyjnego, w którym pracuje sieć WBAN (np. zamknięte, otwarte). Ponieważ węzły sieci WBAN mogą znajdować się w różnych odległościach względem ciała ludzk[...]

  Zagadnienia związane z wyznaczaniem tłumienia propagacyjnego zarówno w terenie zabudowanym, jak i w terenie uprzemysłowionym, są niezwykle istotne podczas analizowania i projektowania systemów telekomunikacji bezprzewodowej stałej i ruchomej, pracujących w tych środowiskach. Sprawą zasadniczą jest konieczność wyznaczenia z określoną dokładnością tłumienia fali radiowej. Jest to niezbędne do przeprowadzenia bilansu energetycznego łącza radiokomunikacyjnego, na czym opiera się projektowanie tego łącza z punktu widzenia wymagań energetycznych [1]. Narzędziem do realizacji badań propagacyjno- zasięgowych jest radiowe łącze pomiarowe, którego podstawowa struktura i opis energetyczny zostały przedstawione w artykule [2]. Dla przypomnienia, w najprostszym ujęciu w skład tego łącza wchodzą:  część nadawcza, zbudowana ze źródła sygnału pomiarowego, kablowego toru nadawczego i anteny nadawczej,  część odbiorcza, zbudowana z anteny odbiorczej, kablowego toru odbiorczego i odbiornika sygnału pomiarowego,  środowisko propagacji, którego tłumienie Lprop stanowi przedmiot badań. Tłumienie to można wyznaczać za pomocą zależności [2]: Lprop[dB] = Pnad[dBW] + GAN[dBi] + - POP[dBW] - Wk[dB], (1) na podstawie wyników pomiarów mocy POP sygnału pomiarowego na wejściu odbiornika, przy znanym zysku energetycznym GAN anteny nadawczej i znanej wartości mocy Pnad doprowadzonej do jej zacisków wejściowych oraz współczynnika korekcyjnego Wk, wyznaczanego w procesie kalibracji części odbiorczej, jako różnica między tłumieniem Lto toru odbiorczego i zysku energetycznego GAO anteny odbiorczej. Można to wyrazić następująco [2]: Wk[dB] = Lto[dB] - GAO [ dBi]. (2) W związku z badaniami propagacyjno-zasięgowymi prowadzonymi w Katedrze Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych Politechniki Gdańskiej powstała potrzeba zastosowania do tych prac układu pomiarowego, umożliwiającego prowadzenie badań zgodnie z zaleceniami normatywnymi, opisan[...]

  Streszczenie W artykule scharakteryzowano stanowisko badawcze do pomiarów własności propagacji fal radiowych w środowiskach zamkniętych. Przedstawiono szczegółowy opis zarówno części nadawczej, jak i odbiorczej tego stanowiska, a następnie przedstawiono opis zamkniętych środowisk propagacyjnych, w których przeprowadzono badania pomiarowe. W artykule zaprezentowano opracowane scenariusze pomiarowe, na podstawie których została wykonana kampania pomiarowa w rzeczywistych warunkach propagacyjnych. Na koniec zaprezentowano wstępną analizę otrzymanych wyników badań pomiarowych. Słowa kluczowe: propagacja fal radiowych, tłumienie propagacyjne, środowisko zamknięte, stanowisko badawcze Abstract In article, the work stand to measurements of mechanism radio wave propagation in harsh environments was characterized. Detailed description of transmitting and receiving part of this stand and then description of selceted harsh environments was presented. In article, developed measurement scenarios which have been used in measurement campaign in real propagation conditions were described. At the end preliminary analysis of the results of the measurement has been elaborated. Keywords: radio wave propagation, path loss, harsh environment, work stand Realizacja bezprzewodowych systemów transmisji danych przy użyciu fal radiowych umożliwia dostarczanie usług telekomunikacyjnych do dużej liczby użytkowników w danym obszarze bez konieczności instalacji stałego systemu przewodowego. Pozwala to na bardzo duże, wręcz nieograniczone możliwości rozbudowy systemu, ale z drugiej strony wymaga odpowiedniego podejścia do procesu projektowania sieci bezprzewodowych. Aby poprawnie zaprojektować taką sieć, należy poznać własności badanego, radiowego kanału transmisyjnego, ponieważ mają one decydujący wpływ na parametry jakościowe transmisji radiowej, np. stosunek sygnału do szumu - S/N, czy bitowa stopa błędów - BER. Pod pojęciem zamkniętego środowiska pr[...]

  1. WSTĘP Nowe możliwości, jakie możemy osiągnąć dzięki stale rozwijanej miniaturyzacji urządzeń elektronicznych, jak również zmniejszanie poboru energii przez te urządzenia wpływają na coraz powszechniejsze zastosowanie ich wokół ciała człowieka. Otwiera to nowe możliwości m.in. dla usług telemetrycznych w medycynie [1]. Obecnie radiowe sieci BAN (Body Area Network) są stale rozwijane, jednakże w literaturze przedmiotu nie ma zbyt wielu pozycji rozważających wpływ umiejscowienia anten na ciele człowieka na tłumienie systemowe z zastosowaniem odbioru zbiorczego przestrzennego [2-4]. W referacie przedstawiono analizę uwarunkowań propagacyjnych dla radiowych sieci BAN typu off-body w środowisku wewnątrzbudynkowym w paśmie częstotliwości 2,45 GHz. Dodatkowo w artykule zawarto krótki opis stanowiska pomiarowego oraz opis scenariuszy badawczych. 2. STANOWISKO POMIAROWE ORAZ SCENARIUSZE BADAWCZE Pomiary zostały przeprowadzone z użyciem stanowiska pomiarowego przedstawionego na rys. 1 i rys. 2., przy czym pomiary wykonano w jednym z pomieszczeń znajdujących się na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej. Rys.1. Schemat blokowy stanowiska badawczego do pomiaru tłumienia systemowego Rys. 2. Stanowisko badawcze do pomiaru tłumienia systemowego Generator R&S SMU200A Odbiornik szerokopasmowy R&S EM550 Odbiornik szerokopasmowy R&S EM550 Antena nadawcza Anteny odbiorcze sekcja TX nawcza sekcja RX nawcza Komputer klasy PC DOI: 10.15199/59.2018.6.27 PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY - ROCZNIK XCI - WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE - ROCZNIK LXXXVII - nr 6/2018 273 Sekcja nadawcza (TX) zawiera wektorowy generator sygnału Rohde & Schwartz SMU200A oraz ultra szerokopasm[...]

  1. WSTĘP Sieci WBAN (Wireless Body Area Network) stanowią coraz powszechniej stosowany rodzaj sieci bezprzewodowych, które ukierunkowane są na człowieka oraz na interakcję z nim. Łącze typu off-body stanowi niezwykle istotne, ostatnie ogniwo spajające sieć nasobną z terminalem zewnętrznym, umożliwiające realizację usług mających na celu monitorowanie stanu zdrowia człowieka za pomocą sensorów zamontowanych na ciele człowieka, bądź w jego wnętrzu [1]. Zainteresowanie tego typu aplikacjami przejawiają nie tylko instytucje medyczne i świadczące usługi opieki zdrowotnej, ale również coraz częściej służby cywilne, wojskowe, czy też środowiska związane z rozrywką [2]. Mając na względzie, że stosunkowo nieliczne prace naukowe, dotyczące zastosowań przestrzennego odbioru zbiorczego w sieciach WBAN, dotykają swoim zakresem głównie sieci typu on-body i in-body [3-5], a jeszcze mniej liczne są te dotyczące sieci typu off-body [6], niniejszy artykuł stanowi uzupełnienie aktualnego stanu wiedzy w tej dziedzinie i ma na celu opracowanie w przyszłości kompleksowego empirycznego modelu kanału radiowego. W artykule przedstawiono analizę zaników szybkozmiennych oraz wolnozmiennych w sieciach WBAN typu off-body, pracujących w środowisku wewnątrzbudynkowym na częstotliwości 2,45 GHz, opartą na wynikach tłumienia systemowego (zdefiniowanego w [7]). W kolejnej części przedstawiono krótki opis stanowiska pomiarowego oraz analizowanych scenariuszy badawczych. Z kolei w części trzeciej zaprezentowano analizę uzyskanych wyników. Ostatnia części stanowi podsumowanie artykułu. 2. STANOWISKO POMIAROWE ORAZ SCENARIUSZE BADAWCZE Dane empiryczne stanowiące podstawę dla analizy zaników sygnału radiowego uzyskano dzięki zastosowaniu stanowiska pomiarowego zaprojektowanego i wykonanego w Katedrze Systemów i Sieci Radiokomunikacyjnych Politechniki Gdańskiej. Dokładny opis stanowiska pomiarowego oraz scenariuszy badawczych został przedstawiony w [8, 9]. [...]

  Szacowanie tłumienia propagacyjnego fali radiowej na drodze od nadajnika do odbiornika pełni istotną rolę w procesie projektowania sieci radiokomunikacyjnych. Aby ułatwić to zadanie, przygotowano tzw. modele propagacyjne umożliwiające predykcję tłumienia propagacyjnego dla wielu środowisk, przede wszystkim dla najbardziej typowych przypadków propagacji fal radiowych w tzw. środowiskach zewnątrzbudynkowych. Dokładność predykcji tłumienia propagacyjnego z użyciem tych modeli zależy przede wszystkim od dokładności uwzględnienia specyfiki danego środowiska propagacji. Stąd w przypadku wielu uniwersalnych modeli największą dokładność uzyskuje się dla terenu o typowej charakterystyce pod względem charakteru zabudowy i ukształtowania terenu, roślinności, przewodności gruntu czy umieszczenia anten łącza radiowego. Dla terenów odbiegających swoimi własnościami od warunków typowych tworzone są natomiast modele dedykowane, opisujące z wyższym stopniem szczegółowości parametry danego typu środowiska. Przykładem tego może być model tłumienia propagacyjnego, przeznaczony dla obszarów terminali kontenerowych, opisany w [1]. Podobny schemat postępowania można zauważyć w przypadku predykcji tłumienia propagacyjnego we wnętrzach budynków, budowli czy innych obiektów inżynierskich. Z jednej strony tworzone są modele ogólne, umożliwiające uzyskanie wystarczającej dokładności szacowania tłumienia, np. we wnętrzach budynków biurowych o typowej konstrukcji i wyposażeniu, z drugiej zaś - modele dostosowane do specyfiki wybranych obiektów, których własności pod względem propagacji fal radiowych odbiegają od własności typowych budynków mieszkalnych czy biurowych. Przykładem takiego środowiska mogą być wnętrza statków o konstrukcji stalowej, w tym promów pasażerskich. Z jednej strony wykonanie niemal wszystkich ścian wewnętrznych pomiędzy pomieszczeniami z materiału o wysokiej konduktywności powoduje znikomą transmisję fal radiowych przez ściany, z dr[...]

  Sieci WBAN (Wireless Body Area Network) zyskują aktualnie coraz większą popularność i stały się istotnym kierunkiem rozwoju nowoczesnych sieci radiokomunikacyjnych 5G. Technologia WBAN znajduje szerokie zastosowanie w telemetrii m.in. w monitorowaniu parametrów zdrowotnych, lokalizacji, opieki nad osobami starszymi, autoryzacji czy w aplikacjach multimedialnych. W bieżącym stanie techniki występują homogeniczne oraz heterogeniczne sieci WBAN, rozróżnialne przez liczbę zastosowanych interfejsów radiowych. W istniejących heterogenicznych sieciach złożonych z węzłów posiadających wiele równolegle pracujących interfejsów radiowych należy alokować generowane strumienie danych do wysłania przez dostępne łącza radiowe. Zwykle stosuje się statyczny przydział tychże strumieni z niezmiennymi parametrami warstwy fizycznej w trakcie pracy węzła. Zapewnia to zmniejszenie redundancji danych sterujących wymienianych pomiędzy węzłami w sieci oraz uproszczenie protokołu MAC (Medium Access Control). Pomimo tych zalet wiadomym jest, że efektywność wykorzystania dostępnych zasobów czasowo-częstotliwościowych można zwiększyć poprzez np. dynamiczną zmianę przepływności transmisji w zależności od estymaty parametrów kanału radiowego bądź krótkookresowej ramkowej stopy błędów [1]. Biorąc pod uwagę znacznie ograniczoną liczbę algorytmów możliwych do wykorzystania w heterogenicznych sieciach WBAN [1, 2, 3, 4], z wielodostępem TDMA (Time Division Multiple Access), istnieje potrzeba opracowania nowej metody alokacji strumieni danych z równolegle pracującymi interfejsami radiowymi. Istotą nowej metody jest zwiększenie efektywności wykorzystania dostępnych zasobów czasowoczęstotliwościowych poprzez lokalną estymację i predykcję parametrów kanału radiowego w węźle sieci. 2. NOWA ADAPTACYJNA METODA ALOKACJI STRUMIENI DANYCH Opracowana adaptacyjna metoda alokacji strumieni danych (AMASD) zakłada synchronizację czasową obu interfejsów radiowych, wyko[...]